CN102445637B - 电缆在线短路点测试实现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆在线短路点测试实现装置，电缆在线短路点测试实现装置由高压直流产生电路，脉冲及信号发送控制电路，数据帧调制电路，测距分析电路，显示电路组成；脉冲及信号发送控制电路的信号通过耦合电路将数据帧调制电路调制的数据帧调制到高压直流产生电路上，通过电缆连接接口直接加载到待测电缆上；测距分析电路连接电缆连接接口将叠加在高压脉冲上的信号分离，测距分析电路将数据帧信号解析，并分析时间戳，计算出电缆短路点的距离；测距分析电路连接显示电路，将计算的距离在显示电路上显示。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种电缆在线短路点测试实现装置，特别涉及一种利用高压脉冲上调制OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK测距方法实现短路点距离的实现装置。
二、背景技术
电缆故障测试系统多芯电缆是被广泛应用的信号传输或能量传输的重要载体。与其应用的广泛性相比，它的测试方法是落后日益受到广大技术人员的关注。长期以来，人们常用人工测试电缆，但该方法既费时又费力，准确性也比较差。针对以上问题，本文提出一种新型的电缆故障测试系统，以实现对多芯电缆的断路、短路、断路点、短路点的测试。
1、测试功能在多芯电缆实际应用中，常见问题为电缆某芯线断路和电缆中某两根芯线之间短路。本系统针对上述问题具有以下测试功能：(1)短路测试——精确测得电缆芯线之间是否有不必要的连接及路点的具体位置。(2)断路测试——能测得电缆中某芯线是否连通及断路点的具体位置。(3)统计及显示——统计并显示一次测量中开路及短路的芯线数及芯线号。(4)适用于芯线数目较多和长距离的电缆测试场合。(5)测试准确、方便、快速，具有自动测试的特点。
2、测试原理：
2.1断路、短路测试以8051单片机组成的最小系统为核心，配以多选二开关阵列(模拟开关组合实现)。该开关阵列连接在电缆的某一端，原理框图如图1.采取单端测量法来完成整个测量过程，该方案在测量断路与短路时，具有不同的操作过程。(1)测试芯线断路首先将多芯电缆一端所有芯线连到一起，然后将芯线另一端连接开关阵列，由单片机8051控制开关阵列从某一条芯线输入电信号，再由除此芯线以及的其余芯线扫描读取此信号。如果读不到此信号，说明此芯线断路，或除芯线以外的其余芯线都断路。(2)测试芯线短路首先将电缆中的所有芯线的一端全部断开(即互不相连)，然后由单片机8051控制与芯线另一端相连的开关阵列，使得从某一条芯线输入电信号，从除此以外的其余芯线扫描读取该信号，若能读得该信号，则说明芯线与被扫描芯线之间有短路情况，并记录相互短路的芯线号。
2.2断路点、短路点测试前文叙述了电缆有短路及断路等故障检测方法。如果检测出某一电缆有断路故障，某两根电缆有短路故障，故障点在何处呢？如何判断呢？下面分别做简要说明。(1)断路故障点。IC1及周期元件组成典型文氏桥式正弦波振荡电路，当振荡频率f约为1.6kHz。IC2为跟随器，提高电路带负载的能力；两个二极管利用其非线性以达到自动稳幅的效果。后加的输出变压器是为检测短路故障点需要，检测断路故障点时可以不用。将有断路故障的电缆芯线一端接入A点，将一个盒式录音机的放音磁头靠近此电缆线，打开录音机，将其沿着电缆线移动，录音机中可以听到音频信号。到断路点以后，音频信号无法传来，录音机中听不到音频信号，这样就可以判断出断路点的位置，需注意的是：当检测多芯线缆某一根断路故障时，其余芯线最好接地，以减小分布电容的影响，试样检测的效果较好。(2)短路点检测将有短路故障的两根电缆芯线分别接入B、C处，仍用录音机磁头靠近故障电缆线，并沿着电缆线移动，录音机中可以听到音频信号。到短路点以后，则听不到音频信号，这样可以判断出短路点的位置(以录音机原理可生产一种便携式控测器)。
2.3测试功能的转换，是通过单片机控制上文所提及的模拟开关实现的，简图如图2.其中8051单片机通过向模拟开关K1的1IN、2IN管脚输入电信号，以控制各功能。当1IN为高电平，2IN为高电平时，K1的开关1、2导通(A管脚接较2的A点，此信号通过开关1输入，OUT脚接放大整形电路再输出给CPU)，由两条不同芯线(图2中LIN通过芯线接口单元接电缆尽可能多的芯线)进行断路或短路扫描检测；当1IN为高电平，2IN为任意电时，K1的开关1导通(图2的A点信号通过开关1输入)，由CPU通过外围电路提供芯片线选通信号2，以选通一开路芯线，进行开路点检测；当(B、C管脚信号接入电路，B、C管脚分别与图2的B、C点相连)，由CPU通过外围电路提供芯线选通信号1、2，分别选通两条短路芯线，进行短路点检测。
三、发明内容
要解决的问题：在无需挖开电缆沟的情况下，在线找出车辆电缆的短路故障点。
技术方案：
测量原理：电缆在线短路点测试仪在电缆上加上高压脉冲电压，在高压脉冲电压上叠加OFDM调制帧信号，OFDM调制帧信号是带有时间戳标签数据帧，OFDM调制帧信号在短路点发生反射，反射后的OFDM调制帧信号被电缆在线短路点测试仪接受，根据接受到数据帧将其解码时间戳，根据现在的时间和时间戳的时间差，测量出时间戳来回传送的时间，根据时间计算出短路点距离测试点之间的距离。因为电缆短路在加载弱电信号时成高阻状态，使用几十伏的电压很可能不能构成回路，从而测试不出电缆短路处；利用高压脉冲才能击穿短路点，从而将信号有效短路反射回来，从而能有效测量出短路处距离。
实现方法：电缆在线短路点测试实现装置由高压直流产生电路，脉冲及信号发送控制电路，OFDM数据帧调制电路，测距分析电路，显示电路组成；脉冲及信号发送控制电路的信号通过耦合电路将OFDM数据帧调制电路调制的数据帧调制到高压直流产生电路上，通过电缆连接接口直接加载到待测电缆上；测距分析电路连接电缆连接接口将叠加在高压脉冲上的信号分离，测距分析电路将数据帧信号解析，并分析时间戳，计算出电缆短路点的距离；测距分析电路连接显示电路，将计算的距离在显示电路上显示。
如图1所示，101为高压直流产生电路，102为OFDM数据帧调制电路，103为脉冲及信号发送控制电路，104为电缆连接接口，105为测距分析电路，106为显示电路；
高压直流产生电路(101)连接为脉冲及信号发送控制电路(103)；OFDM数据帧调制电路(102)连接脉冲及信号发送控制电路(103)；脉冲及信号发送控制电路(103)连接电缆连接接口(104)；电缆连接接口(104)连接测距分析电路(105)；测距分析电路(105)连接显示电路(106)。
有益效果：在高压电上叠加调制信号，来测量短路点距测试点的距离，从而实现无损探测。
四、附图说明
图1OFDM调制方式测量设备系统原理框图
图2其它数据调制方式测量设备系统原理框图
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述：
优选实例1：
测量原理：
电缆在线短路点测试仪在电缆上加上高压脉冲电压，在高压脉冲电压上叠加OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK调制帧信号，OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK调制帧信号是带有时间戳标签数据帧，OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK调制帧信号在短路点发生反射，反射后的OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK调制帧信号被电缆在线短路点测试仪接受，根据接受到数据帧将其解码时间戳，根据现在的时间和时间戳的时间差，测量出时间戳来回传送的时间，根据时间计算出短路点距离测试点之间的距离。
因为电缆短路在加载弱电信号时成高阻状态，使用几十伏的电压很可能不能构成回路，从而测试不出电缆短路处；利用高压脉冲才能击穿短路点，从而将信号有效短路反射回来，从而能有效测量出短路处距离。
创新点：
(1)采用高压脉冲叠加调制帧信号，使电缆高压击穿能通过电缆的短路点；
(2)在高压脉冲上叠加的是OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK调制帧信号；
(3)在OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK调制帧上加上时间戳；
(4)根据反射过来的时间戳，计算数据帧来回的时间，从而计算出短路点距测试点的距离。
实现方法：
电缆在线短路点测试实现装置由高压直流产生电路，脉冲及信号发送控制电路，OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路，测距分析电路，显示电路组成；脉冲及信号发送控制电路的信号通过耦合电路将OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路调制的数据帧调制到高压直流产生电路上，通过电缆连接接口直接加载到待测电缆上；测距分析电路连接电缆连接接口将叠加在高压脉冲上的信号分离，测距分析电路将数据帧信号解析，并分析时间戳，计算出电缆短路点的距离；测距分析电路连接显示电路，将计算的距离在显示电路上显示。
如图1所示，101为高压直流产生电路，102为OFDM数据帧调制电路，103为脉冲及信号发送控制电路，104为电缆连接接口，105为测距分析电路，106为显示电路；
高压直流产生电路(101)连接为脉冲及信号发送控制电路(103)；OFDM数据帧调制电路(102)连接脉冲及信号发送控制电路(103)；脉冲及信号发送控制电路(103)连接电缆连接接口(104)；电缆连接接口(104)连接测距分析电路(105)；测距分析电路(105)连接显示电路(106)。
优选实例2：
在优选实例1中，叠加的数据帧调制方式采用的是OFDM，本实例中对数据帧的调制方式还可采用QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据调制方式。
如图2所示，201为高压直流产生电路，202为QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路，203为脉冲及信号发送控制电路，204为电缆连接接口，205为测距分析电路，206为显示电路；
高压直流产生电路(201)连接为脉冲及信号发送控制电路(203)；QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路(202)连接脉冲及信号发送控制电路(203)；脉冲及信号发送控制电路(203)连接电缆连接接口(204)；电缆连接接口(204)连接测距分析电路(205)；测距分析电路(205)连接显示电路(206)。
虽然结合附图对本发明的实施方式进行说明，但本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。
Claims (6)
1.一种电缆在线短路点测试实现装置，其特征是：电缆在线短路点测试实现装置由高压直流产生电路，脉冲及信号发送控制电路，OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路，测距分析电路，显示电路组成；脉冲及信号发送控制电路的信号通过耦合电路将OFDM、QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路调制的数据帧调制到高压直流产生电路上，通过电缆连接接口直接加载到待测电缆上；测距分析电路连接电缆连接接口将叠加在高压脉冲上的信号分离，测距分析电路将数据帧信号解析，并分析时间戳，计算出电缆短路点的距离；测距分析电路连接显示电路，将计算的距离在显示电路上显示。
2.根据权利要求1所述的一种电缆在线短路点测试实现装置，其特征是：高压直流产生电路(101)连接为脉冲及信号发送控制电路(103)；数据帧调制电路(102)连接脉冲及信号发送控制电路(103)；脉冲及信号发送控制电路(103)连接电缆连接接口(104)；电缆连接接口(104)连接测距分析电路(105)；测距分析电路(105)连接显示电路(106)。
3.根据权利要求1所述的一种电缆在线短路点测试实现装置，其特征是：电缆在线短路点测试仪在电缆上加上高压脉冲电压，在高压脉冲电压上叠加OFDM调制帧信号，OFDM调制帧信号是带有时间戳标签数据帧，OFDM调制帧信号在短路点发生反射，反射后的OFDM调制帧信号被电缆在线短路点测试仪接受，根据接受到数据帧将其解码时间戳，根据现在的时间和时间戳的时间差，测量出时间戳来回传送的时间，根据时间计算出短路点距离测试点之间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种电缆在线短路点测试实现装置，其特征是：因为电缆短路在加载弱电信号时成高阻状态，使用几十伏的电压很可能不能构成回路，从而测试不出电缆短路处；利用高压脉冲才能击穿短路点，从而将信号有效短路反射回来，从而能有效测量出短路处距离。
5.根据权利要求1所述的一种电缆在线短路点测试实现装置，其特征是：采用高压脉冲叠加调制帧信号，使电缆高压击穿能通过电缆的短路点；在高压脉冲上叠加的是OFDM调制帧信号；在OFDM调制帧上加上时间戳；根据反射过来的时间戳，计算数据帧来回的时间，从而计算出短路点距测试点的距离。
6.根据权利要求1所述的一种电缆在线短路点测试实现装置，其特征是：高压直流产生电路(201)连接为脉冲及信号发送控制电路(203)；QAM、QPSK、ASK、PSK、FSK数据帧调制电路(202)连接脉冲及信号发送控制电路(203)；脉冲及信号发送控制电路(203)连接电缆连接接口(204)；电缆连接接口(204)连接测距分析电路(205)；测距分析电路(205)连接显示电路(206)。
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